Thèse soutenue

Etude catalytique et cinétique de la méthanation du CO₂ en lit fixe et sous plasma micro-ondes

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Auteur / Autrice : Bachar Alrafei
Direction : Isabelle Polaert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance le 28/10/2019
Etablissement(s) : Normandie
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....)
Laboratoire : Laboratoire de sécurité des procédés chimiques (Saint Etienne du Rouvray, Seine-Maritime ; 1989-....)
Jury : Président / Présidente : Catherine Batiot-Dupeyrat
Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Polaert, Richard Guilet, Pascal Fongarland, Alain Ledoux, Pascal Boubert, Marianne Balat-Pichelin, Federico Azzolina Jury
Rapporteurs / Rapporteuses : Richard Guilet, Pascal Fongarland

Mots clés

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Résumé

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L’objet de cette thèse est la conception d’un procédé de méthanation du CO₂, s’inscrivant dans le cadre du concept Power-to-Gas (PtG), pour pouvoir stocker l’excès d’électricité produite à partir des sources renouvelables. Pour ceci, des catalyseurs performants à base de Ni et de Co ont été développés et caractérisés par plusieurs techniques. L’effet de la teneur en nickel, de la température de calcination et de l’ajout du cobalt a été examiné. Les caractérisations effectuées ont montré que la teneur en nickel et la température de calcination affecte la nature des espèces métalliques présentes à la surface du catalyseur, ainsi que la réductibilité de ces espèces. Il a été constaté que l’addition du cobalt résulte en un effet opposé sur la réductibilité et sur la dispersion du métal. Plusieurs tests catalytiques dans différentes conditions ont été conduits avec les catalyseurs préparés pour estimer leur activité et sélectivité en méthane. Un test de stabilité sur 200 h a été conduit avec les catalyseurs les plus pertinents. Ensuite, un modèle cinétique tenant compte des phénomènes thermiques dans le lit catalytique a été proposé et les paramètres ont été estimés. Enfin, un procédé d'hydrogénation du CO₂ sous plasma micro-ondes a été développé et l'effet synergique entre plasma et catalyseur a été étudié. Cette thèse constitue une étude multidisciplinaire de la méthanation du CO₂, démarrant avec le catalyseur, passant par le procédé et la modélisation, et finissant par la conception d’un procédé sous plasma micro-ondes.